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Pollution atmosphérique - 2013 - N° 220, Octobre-décembre 2013 - Articles

Évolution de la qualité de l’air à Paris entre 2002 et 2012
Evolution of the air quality in Paris between 2002 and 2012

Fabrice Joly, Cécile Honoré, Olivier Perrussel, Pierre Pernot, Fabrice Dugay, Frédéric Mahé et Anne Kauffmann


Résumé

Airparif, association agréée de surveillance de la qualité de l’air en Ile-de-France, a évalué l’évolution de la qualité de l'air dans la capitale entre 2002 et 2012, et quantifié la part de différents paramètres – en particulier la composition du trafic et son volume – dans cette évolution. Ces travaux ont été financés par la Mairie de Paris. Pour mener à bien cette étude, les outils de modélisation habituellement utilisés pour l’établissement des bilans annuels de la qualité de l’air en Ile-de-France ont été mis en œuvre. Des données d’entrée spécifiques fournies par la Mairie de Paris ont été exploitées afin de décrire au mieux la situation du trafic – en volume et en composition – en 2002 et 2012, et calculer ainsi les émissions de polluants et les concentrations qui en découlent.
Les travaux réalisés confirment une tendance générale à l’amélioration de la qualité de l’air dans Paris depuis 10 ans, comme dans toute l’Ile-de-France, ralentie néanmoins par la diésélisation du parc automobile. Les niveaux de pollution restent supérieurs à la réglementation, notamment le long du trafic, pour les particules et le dioxyde d’azote – majoritairement émis par le trafic routier. Pour le dioxyde d’azote, l’amélioration est peu sensible sur les niveaux proches de la valeur limite (40 µg/m3). En revanche, elle est importante sur les plus fortes teneurs, ce qui indique une baisse de l’intensité de cette pollution. Ainsi, deux fois moins de Parisiens sont soumis à des teneurs supérieures à 50 µg/m3 : 80 % des habitants étaient concernés en 2002, 45 % en 2012. Pour les particules PM10, 78 % des Parisiens ne sont plus exposés à un dépassement de l’objectif de qualité (30 µg/m3), alors que l’ensemble des Parisiens l’était potentiellement en 2002.
Ces baisses s’expliquent d’abord et surtout par l’amélioration générale de la qualité de l’air en Ile-de-France grâce aux actions régionales, nationales et européennes sur l’ensemble des sources de pollution. Elles s’expliquent ensuite par les aménagements réalisés dans Paris intra-muros qui ont abouti à la diminution générale du trafic (-15 à -20 %). L’effet de la modernisation du parc roulant est plus nuancé : très positif pour les particules PM10 – elle a permis à 26 % de Parisiens de ne plus être exposés à des teneurs au-delà de l’objectif de qualité – ce paramètre engendre, en revanche, une légère dégradation de la situation de 1 % des Parisiens vis-à-vis du dioxyde d’azote. L’évolution des normes Euro a essentiellement permis de faire baisser les émissions d’oxydes d’azote et les particules, mais pas de dioxyde d’azote, dont la part dans les émissions de NOx est plus importante pour les véhicules diesel. Ainsi, la diésélisation du parc a contrebalancé les tendances à l’amélioration, et explique que la pollution n’ait pas baissé d’avantage.
L’effet sur les émissions de dioxyde de carbone (CO2) a été moins marqué que pour les polluants atmosphériques (-13 %). La baisse est essentiellement due aux aménagements de voirie (-10 %) et à la modernisation des véhicules (-5 %). Quant à l’effet de la diésélisation, il est relativement faible (-2 %). Au regard du bilan de la qualité de l’air 2012 (Airparif, mars 2013), l’amélioration de la qualité de l’air a vraisemblablement été plus forte entre 2002 et 2007 qu’entre 2007 et 2012 où la tendance des niveaux était plutôt à la stabilité, en particulier le long du trafic. Cela s’explique notamment par le poids de la diésélisation et par l’essoufflement de l’impact des nouvelles technologies comme les pots catalytiques.

Abstract

Airparif, as a non-profit organization in charge of monitoring air quality in Ile-de-France, evaluated the evolution of air quality in the capital between 2002 and 2012, and quantified the contribution of different parameters – among which traffic mix and volume – to this evolution. This work was funded by the City of Paris. In order to carry out this study, the modeling tools usually used to prepare annual reports on the Ile-de-France air quality were implemented. Specific input data provided by the City of Paris were used to better describe and compute the traffic situation – in volume and composition – in 2002 and 2012, emissions and concentrations.
The work carried out confirms a general trend towards improvement of air quality in Paris for 10 years, as throughout Ile-de-France, however hampered by the dieselisation of the vehicle fleet. Pollution levels remain above regulation, particularly along roads, for particles and nitrogen dioxide – mainly emitted by road traffic. For nitrogen dioxide, the improvement is not very high for levels close to the limit value (40 μg/m3). However, it is important on the higher levels, which indicates a decrease of air pollution intensity. Thus, half the population of Paris is subject to levels above 50 μg/m3: 80 % of the population were affected in 2002, 45 % in 2012. For PM10, 78 % of the Parisians are no longer exposed to exceedances of the air quality objective (30 μg/m3), while all of them werepotentially exposed in 2002.
These decreases are due first and foremost to the general improvement in air quality in Ile-de-France, thanks to actions undertaken at the regional, national and European levels regarding all pollution sources. They are then explained by the developments made within Paris that led to the overall decline in traffic (-15 to -20 %). The effect of modernizing the fleet is not so clear: very positive for PM10 – 26 % of the Parisians are no longer exposed to concentrations beyond the air quality objective – this parametercauses however a slight deteriorationof the situationof1 % of Parisians with respect to nitrogen dioxide. The evolution of Euro standards essentially led to a decrease in nitrogen oxides and particulates emissions, but not in nitrogen dioxide, whose share in NOx emissions is higher for diesel vehicles. Thus, the fleet dieselisation offset the trends toward improvement, and explained that the pollution has not fallen further.
The effect on emissions of carbon dioxide (CO2) was less marked than for air pollutants (-13 %). The decrease is mainly due to road improvements (10 %) and the modernization of vehicles ( -5 %). As for the effect of the shift to diesel, it is relatively low (-2 %). With regard to the assessment of the air quality in 2012 (Airparif, March 2013), the improvement of air quality was probably strongest between 2002 and 2007 than between 2007 and 2012, a period during which the levels were rather stable, especially along traffic. This is mainly due to the weight of dieselisation and the slowdown of the impact of new technologies such as catalytic converters.

Entrées d'index

Mots-clés : aménagements urbains, concentrations, diesel, dioxyde de carbone, dioxyde d’azote, émissions, particules, trafic routier

Keywords: carbon dioxide, concentrations, diesel, emissions, nitrogen dioxide, particulate matter, traffic, urban development

Texte intégral

1- Introduction

L’objectif des travaux présentés était d’évaluer l’évolution de la qualité de l'air dans Paris entre 2002 et 2012, et de quantifier les responsabilités de différents paramètres du trafic routier. L’étude a été financée par la Mairie de Paris dans le cadre de l’évaluation de sa politique de déplacements.

Dans cette étude, la qualité de l'air est caractérisée par les concentrations en dioxyde d'azote (NO2) et en particules (PM10, PM2.5). À Paris, ces polluants sont majoritairement émis par le trafic routier. De plus, ces polluants sont les seuls concernés à l’échelle de la région Ile-de-France, et plus encore à Paris, par des dépassements des valeurs réglementaires contraignantes (les valeurs limites), en situation de fond et en proximité au trafic routier. C’est pourquoi la France est actuellement en contentieux avec l’Europe pour non-respect de la Directive « Clean Air for Europe » concernant les normes pour les particules PM101. Pour le dioxyde d’azote, la procédure d’infraction a été entamée.

Les émissions de dioxyde de carbone (CO2) issues du trafic routier ont également fait l’objet d’une évaluation dans le cadre de cette étude, la Mairie de Paris ayant un objectif de réduction de 25 % des émissions de Gaz à Effet de Serre (GES) en 2020 par rapport à 2004.

Le premier volet de l’étude présente l’évolution de la qualité de l’air entre 2002 et 2012 tandis que le second s’attache à estimer l’influence des différents paramètres dans cette évolution : celle des aménagements de voirie à travers l’évolution du trafic routier (nombre et vitesse des véhicules en circulation), composition du parc roulant, composition du parc technologique, part des oxydes d’azote (NOx) présents dans l’atmosphère sous forme de NO2 (ratio NO2/NOx) en proximité au trafic routier, concentrations de fond.

2- Évolution de la qualité de l’air parisien entre 2002 et 2012

Évolution du trafic en 10 ans

Le trafic routier utilisé pour l’étude de l’évolution des émissions et de la qualité de l’air à Paris est issu des modèles de trafic de la Mairie de Paris comportant près de 900 km de voirie modélisés (Paris intra-muros et boulevard périphérique). D’après ces données modélisées, le trafic sur le boulevard périphérique a diminué de 6 % entre 2002 et 2012, et celui de Paris intra-muros de manière plus importante, avec une baisse de 15 %. Cette évolution modélisée est cohérente avec les observations (comptages de trafic) réalisées sur la même période, qui font état d’une diminution du trafic de 6 % sur le boulevard périphérique et de 21 % sur les principaux axes dans Paris intra-muros. Le trafic a globalement baissé avec toutefois des reports sur les axes secondaires. Par ailleurs, la vitesse moyenne a évolué à la baisse, que ce soit dans Paris intra-muros ou sur le boulevard périphérique.

Évolution du parc roulant en 10 ans

Le parc roulant caractérise la répartition du flux de trafic en grandes catégories de véhicules : Véhicules Particuliers (VP), Véhicules Utilitaires Légers (VUL), Poids Lourds (PL), Bus, Cars et Deux-Roues Motorisés (2RM). Depuis 2002, les éléments relatifs au parc roulant ont évolué de manière importante, ainsi que l’attestent les enquêtes régulières réalisées par la Direction de la Voirie et des Déplacements de la Mairie de Paris sur le boulevard périphérique et dans Paris intra-muros.

La part des VP dans les kilomètres parcourus à Paris et sur le boulevard périphérique tend à diminuer passant ainsi en 10 ans de près de 80 % du parc roulant à 70 %. En contrepartie, on enregistre une augmentation de la part des VUL et des 2RM au sein du parc roulant. Aux heures de pointe de trafic du matin et du soir, plus d’un véhicule sur 5 circulant à Paris aujourd’hui est un véhicule deux-roues motorisé.

Évolution du parc technologique en 10 ans

Le parc technologique définit pour l’ensemble du parc roulant les normes Euro associées à chaque type de véhicules ainsi que la motorisation des véhicules (carburant utilisé). Les normes Euro instaurent des limites à l’émission par catégories de véhicules pour les différents polluants, ceci pour un cycle de conduite normalisé. En une dizaine d’années, le parc technologique a évolué de manière importante avec la mise sur le marché de véhicules dont les émissions de NOx et de particules sont soumises à des normes Euro de plus en plus strictes, avec notamment l’arrivée des normes Euro 4 et Euro 5 pour les véhicules particuliers.

Pour les deux échéances d’intérêt dans notre étude, l’évaluation du parc technologique s’est appuyée sur l’Enquête Globale Transport 20012 et sur « l’enquête plaques » (lecture des plaques minéralogiques des véhicules circulant) réalisée en 2010 par la Mairie de Paris à l’occasion de l’étude de faisabilité d’une Zone d’Action Prioritaire pour l’Air (ZAPA).

En 2002, près de la moitié (44 %) des kilomètres effectués par des véhicules particuliers à Paris étaient dus aux véhicules pré-Euro et Euro 1. Dix ans plus tard, compte-tenu de l’évolution du parc technologique et de la mise en vente de véhicules neufs de nouvelles générations, ils ne représentent plus que 8 % (Cf. Évolution du parc technologique en 10 ans).

Figure 1. Part du kilométrage parcouru par les VP selon les normes Euro à Paris intra-muros en 2002 et 2012.
Share of mileage run by personal cars according to Euro standards in Paris intra-muros in 2002 and 2012.

Les véhicules particuliers Euro 2 représentaient la majorité des VP avec plus de 40 % du trafic en 2002 alors qu’en 2012 ils ne représentent plus que 11 %. Les normes Euro 4 et Euro 5 qui n’existaient pas en 2002 parcourent aujourd’hui plus de la moitié des kilomètres réalisés par des VP à Paris en 2012.

Autre fait notable, cette évolution technologique s’est également accompagnée d’une évolution de la motorisation avec une diésélisation du parc des véhicules particuliers. Si en 2002, les VP essence étaient largement majoritaires par rapport aux VP diesel, la tendance s’est inversée en 2012 puisque plus de 60 % des véhicules/kilomètres parcourus à Paris par les VP sont réalisés par des VP diesel.

Évolution des émissions de polluants liées au trafic routier en 10 ans

Sur la base de ces paramètres d’entrée, les calculs des émissions du trafic routier ont été réalisés. Ces données d’émissions liées au trafic routier sont calculées via l’adaptation de la chaîne de calcul développée par Airparif dans le cadre du projet européen HEAVEN3 et régulièrement mise à jour depuis une dizaine d’année. La base de données européenne de facteurs d’émissions COPERT IV (EMEP/AEE, 2012) est utilisée pour le calcul. Cela permet de déduire les émissions horaires du trafic routier parisien pour chaque axe composant le réseau routier modélisé par la Mairie de Paris.

La présente l’évolution des émissions de NOx et de PM10 entre 2002 et 2012 pour un jour ouvré moyen, en distinguant la contribution des différentes catégories de véhicules.

Pour l’ensemble des polluants, les émissions imputables au trafic routier entre 2002 et 2012 ont diminué de 30 % (NOx) à 40 % (PM2.5), compte-tenu à la fois de la baisse du flux de trafic à Paris et de l’évolution du parc technologique vers un parc moins polluant.

La baisse des émissions de dioxyde de carbone est moins élevée (-13 %). Ce point est à nuancer, car dans la méthodologie COPERT IV mise en œuvre pour les calculs des émissions du trafic, en ce qui concerne les VP, la consommation de carburant et donc les émissions de CO2 sont considérées comme stables à partir de la norme Euro 4 ; or les dispositions réglementaires les plus récentes (loi n° 2009-967 de programmation relative à la mise en œuvre du Grenelle de l'environnement, règlements CE 443/2009 et n° 510/2011) imposent des diminutions de ces émissions, et ont été d’ores et déjà suivies d’effets (AEE, 2013).

Figure 2. Émissions de NOx et de particules PM10 pour un jour ouvré moyen dues au trafic routier parisien en 2002 et 2012, en distinguant la part des différentes catégories de véhicules.
Emissions of NOx and PM10 on a business day released by the Parisian traffic in 2002 and 2012, by categories of vehicles.

L’évolution la plus marquante concerne les émissions des véhicules particuliers diesel. Malgré à la fois la modernisation du parc diesel (présence de véhicules de normes Euro 4 et Euro 5) et la baisse globale de volume de trafic, l’augmentation des émissions de NOx liées aux VP diesel (17 %) est engendrée par l’accroissement important des VP diesel dans le parc circulant à Paris. Concernant les particules PM10, malgré cette diésélisation du parc, les quantités d’émissions des VP diesel ont baissé de 29 %. Néanmoins, la contribution des VP diesel aux émissions totales de particules liées au trafic routier a augmenté, passant de 43 % des PM10 en 2002 à 48 % en 2012. Les différences d’évolutions des émissions de ces polluants sont dues aux limitations d’émissions définies par les normes Euro plus contraignantes pour les rejets de particules que pour le dioxyde d’azote.

La diésélisation du parc des véhicules particuliers engendre à l’inverse une diminution très importante des émissions imputables aux VP essence. Ainsi, les deux facteurs se sont conjugués, à savoir l’évolution du parc technologique en faveur de véhicules moins polluants et la diminution des kilomètres réalisés par les VP essence en faveur des VP diesel. Les émissions de NOx de cette catégorie de véhicules ont diminué de 86 % et de plus de 50 % pour les particules et le dioxyde de carbone. La contribution des VP essence aux émissions totales de NOx et de CO2 a également fortement baissé passant de 29 % des émissions à seulement 6 % pour le premier et de 44 % à 22 % pour le second. Pour les particules, la contribution des VP essence a également diminué mais de manière plus réduite passant de 12 % à 9 %.

D’après les inventaires des émissions (Airparif, juillet 2013), les rejets atmosphériques en Ile-de-France ont diminué entre 2000 et 2010 d’environ 40 % pour les oxydes d’azote (38 %), les particules PM10 (36 %) et PM2.5 (42 %). Les secteurs concernant la production et la distribution d'énergie et le traitement des déchets ont vu leurs émissions de NOx et de particules diminuer de plus de 50 % sur cette période, soit les plus fortes baisses d’émissions. Cette diminution importante est essentiellement le fruit d’une nouvelle règlementation liée aux mesures du Plan de Protection de l’Atmosphère (PPA) adopté en 2005 pour les incinérateurs et les Grandes Installations de Combustion (GIC).

Évolution de la qualité de l’air en 10 ans

Éléments de méthodologie

Les concentrations moyennes annuelles de NO2 et de particules (PM2.5 et PM10) ont ensuite été cartographiées, sur la base :

  • des concentrations de fond, calculées à l’aide du modèle CHIMERE (IPSL/CNRS-INERIS)4 et intégrant les observations mesurées aux stations du réseau Airparif ;

  • des émissions du trafic routier qui permettent d’évaluer les concentrations en proximité immédiate du trafic routier (« au droit des axes ») à l’aide du logiciel STREET5 ;

  • de relations empiriques de décroissance des niveaux de pollution au fur et à mesure que l’on s’éloigne des axes routiers.

Cette démarche de cartographie de la qualité de l’air en situation de fond et de proximité au trafic routier est illustrée à la figure 3.

Figure 2. Principe général de l’approche par modélisation et cartographie des niveaux de polluants.
General principle of the modeling approach and mapping of pollutant levels.

Afin de permettre une comparaison directe entre les teneurs de particules PM10 et PM2.5 en 2002 et en 2012, les moyennes annuelles de 2002 ont été réévaluées pour prendre en considération l’évolution métrologique réglementaire du 1er janvier 2007. Une comparaison a été effectuée entre les mesures réalisées simultanément avec l’ancienne méthode et la nouvelle sur deux stations du réseau permanent d’Airparif (Paris 18e et Gennevilliers) pour un historique de six ans (2007 à 2012). Le matériel de mesure permettant de prendre en compte les particules semi-volatiles enregistre sur les deux sites de mesure une augmentation de 35 % des teneurs annuelles. Les teneurs de fond sur l’ensemble de l’Ile-de-France ont donc été redressées de 35 % afin d’étudier l’évolution des concentrations de particules sur la période 2002/2012.

Concernant le dioxyde d’azote, les concentrations annuelles sont déduites en appliquant un ratio NO2/NOx aux teneurs de NOx modélisées. Ce ratio est calculé sur la base des concentrations relevées sur les stations trafic en Ile-de-France, après avoir retranché les teneurs de fond pour se rapprocher le plus possible du ratio NO2/NOx à l'émission. Il évolue entre 2002 et 2012 de manière importante du fait de l’utilisation généralisée de filtres à particules catalysés. Ainsi, les émissions primaires de NO2 sont passées en dix ans de 15 % à 22 % des émissions de NOx (Airparif, mars 2013).

Évolution des concentrations de polluants

La comparaison des cartographies établies pour 2002 et 2012 permet de quantifier l’évolution de la qualité de l’air sur la période. Celle-ci est possible directement car du point de vue des conditions météorologiques, les années 2002 et 2012 ne sont pas des années atypiques comme les années 2003 (canicule – déficit de pluie) ou 2001 (précipitations largement supérieures à la moyenne) ont pu l’être. Les cartographies (Cf. figures 4 et 5) font état d’une diminution importante des teneurs annuelles entre 2002 et 2012.

Figure 3. Cartographie des niveaux moyens annuels de dioxyde d’azote à Paris en 2002 et 2012. a) Dioxyde d’azote en 2002 b) Dioxyde d’azote en 2012


Mapping of nitrogen dioxide annual average levels in Paris in 2002 and 2012.

.

Figure 4. Cartographie des niveaux moyens annuels de PM10 à Paris en 2002 et 2012.
Mapping of PM10 annual average levels in Paris in 2002 and 2012.

Le croisement de ces cartographies avec des données fines de population6 (population 2006 d’après l’INSEE7 publiée le 1er janvier 2009) permet d’évaluer l’évolution de l’exposition des Franciliens8. Concernant le dioxyde d’azote, la part de la population parisienne exposée à des concentrations supérieures au seuil de 40 µg/m3 évolue peu entre 2002 et 2012, comme le montre la figure 6 : on enregistre un gain de seulement 75 000 habitants (soit 3 % de la population parisienne) pour lesquels les teneurs de NO2 sont inférieures à la valeur limite en 2012 par rapport à la situation en 2002. En revanche, la diminution des concentrations en dix ans engendre une baisse significative du nombre de Parisiens soumis aux plus fortes teneurs. Ainsi, si en 2002 près de 1,8 million de Parisiens (soit 80 % de la population) sont soumis à des teneurs de plus de 50 µg/m3, en 2012 c’est près de deux fois moins de Parisiens (45 %, soit près d’un million d’habitants) qui sont exposés à de tels niveaux de NO2. Au final, malgré la diminution des teneurs annuelles de dioxyde d’azote entre 2002 et 2012, la population parisienne reste fortement exposée à des niveaux supérieurs à la valeur limite établie depuis 2010.

Figure 5. Pourcentage de la population exposée selon les teneurs annuelles de NO2.
Percentage of the population at risk as a function of NO2 annual levels.

À l’inverse, la diminution des concentrations de particules PM10 dans l’air entre 2002 et 2012 (cf. figure 5) a fortement influencé l’exposition des Parisiens (cf. figure 7) à des niveaux respectant les normes annuelles de la qualité de l’air9. Ainsi, en 2002, pour 21 % de la population (soit plus de 450 000 habitants), les concentrations annuelles sont supérieures à la valeur limite de 40 µg/m3 et l’ensemble de la population parisienne est exposée à des teneurs annuelles supérieures à l’objectif de qualité fixé à 30 µg/m3. Dix ans plus tard, seulement 1 % des Parisiens, situés essentiellement au plus près des axes routiers majeurs, autrement dit sous l’influence directe des émissions routières, sont exposés à des teneurs supérieures à cette valeur limite. De plus, en 2012, 78 % des Parisiens habitent dans des zones dans lesquelles les niveaux de particules PM10 sont inférieurs à l’objectif de qualité.

Figure 6. Pourcentage de la population exposée selon les teneurs annuelles de particules PM10.
Percentage of the population at risk according to PM10 annual levels.

Depuis 10 ans, les concentrations de particules PM2.5 ont également diminué de manière importante. Les teneurs les plus élevées (au-delà la valeur limite de 2015 fixée à 25 µg/m3) concernent de moins en moins de Parisiens : de 42 % de la population (soit 900 000 Parisiens) en 2002 à 1 % des Parisiens en 2012. Cependant, malgré la baisse des teneurs de PM2.5, l’objectif de qualité fixé pour ce polluant à 10 µg/m3 est encore largement dépassé à Paris (comme sur l’ensemble de l’Ile-de-France).

Lien avec les mesures du réseau fixe d’Airparif

En comparant les résultats de l’étude avec les observations effectuées sur les stations parisiennes de fond du réseau fixe de mesure Airparif ouvertes sur toute la période 2002-2012 (cf. tableau 1), on observe pour les concentrations de NO2 une diminution de 20 % en moyenne sur les 4 stations. En proximité au trafic routier, on observe une baisse plus faible aux stations implantées dans Paris intra-muros10 comprise entre 3 % (place V. Basch) et 11 % (rue Bonaparte). Sur le boulevard périphérique, à hauteur de la porte d’Auteuil, une augmentation de 15 % est enregistrée.

Évolution 2012 / 2002

Typologie de station

NO2

PM10

Paris 7e

Paris 12e

Paris 13e

Paris 18e

Fond urbain

-20 %

ND

-20 %

ND

-26 %

ND

-15 %

-20 %

Avenue des Champs Elysées

Rue Bonaparte

Boulevard périphérique Auteuil

Quai des Célestins*

Place Victor Basch

Trafic

-7 %

ND

-11 %

ND

-15 %

-5 %

-17 %

ND

-3 %

-21 %

Tableau 1. Évolution des concentrations annuelles de dioxyde d’azote et de particules sur le réseau fixe d’Airparif entre 2002 et 2012.
Evolution of annual concentrations of nitrogen dioxide and particles measured by Airparif network between 2002 and 2012.

* modification de l'axe avec mise en place d’une piste cyclable.

Ces écarts d’évolution peuvent s’expliquer sachant que les contributions du fond sont différentes entre les axes : une diminution des concentrations de fond a moins de conséquence sur l’évolution des teneurs en polluants sur les axes pour lesquels l’influence du trafic routier sur les concentrations est plus importante. De même, les évolutions du parc technologique et roulant ont une influence variable selon les axes (taux de diesel, de VUL, de Poids Lourds (PL)…).

En ce qui concerne les PM10, l’exercice est plus délicat en raison du changement de méthode de mesure de 2007, et bien plus fragile du fait d’un nombre plus faible de points de mesure couvrant l’Ile-de-France en 2002 et 2012. Une baisse de 20 % est enregistrée aux stations de fond de Paris 18e et de proximité au trafic routier de la Place V. Basch en 2012 par rapport à 2002 (données corrigées des biais). En proximité au trafic routier du boulevard périphérique, une baisse limitée de 5 % est enregistrée. Les explications des différences d’évolution en situation de proximité pour le NO2 s’appliquent aussi aux particules PM10.

3- Impact des paramètres d’influence sur la qualité de l’air parisien

L’objectif du second volet de l’étude a consisté à quantifier l'impact individuel de chaque facteur d’influence sur les émissions (NOx, particules et CO2), les concentrations (NO2 et particules) et les indicateurs d’exposition. Les facteurs d’influence retenus sont :

les aménagements de voirie à travers l’évolution du trafic routier (nombre et vitesse des véhicules circulants) ;

la composition du parc roulant ;

la composition du parc technologique ;

les émissions primaires de NO2 à l’échappement (ratio NO2/NOx) ;

les concentrations de fond, facteur traduisant l’évolution globale des concentrations à Paris en lien avec l’évolution des émissions à différentes échelles (locale, régionale, internationale).

Les trois premiers paramètres concernent les émissions et donc a fortiori les concentrations et les indicateurs d’exposition, tandis que les deux suivants influent potentiellement directement sur les concentrations et les indicateurs d’exposition.

À partir du cas de référence 2012, les scénarios suivants ont été étudiés :

Nom du scénario

Description de l’impact étudié

Trafic 2002

Impact des évolutions du trafic routier notamment liées aux aménagements de voirie entre 2002 et 2012 : diminution du nombre et de la vitesse moyenne des véhicules

Parc Roulant 2002

Impact de la composition du parc roulant : baisse de la proportion des VP au bénéfice des VUL et des 2RM

Normes 2002

Impact de la composition du parc technologique en ce qui concerne les normes Euro uniquement : modernisation du parc

Taux E/D 2002

Impact de la composition du parc technologique en ce qui concerne le taux de diésélisation uniquement : augmentation des VP diesel au détriment des VP essence

Parc Technologique (normes+E/D) 2002

Impact de la composition du parc technologique, tous effets confondus : normes Euro et diésélisation des VP

Fond 2002

Impact des concentrations de fond : baisse des teneurs de fond depuis 10 ans à Paris

Tableau 2. Description des scénarios étudiés.
Description of the scenarios.

Les tableaux suivants synthétisent les principaux résultats obtenus concernant la contribution de chacun des paramètres évoqués précédemment – considéré isolément – à l’évolution des émissions de polluants et des indicateurs d’exposition entre 2002 et 2012.

EMISSIONS

Entre 2002 et 2012

Oxydes d’azote

NOx

Particules PM10

Dioxyde de carbone

CO2

Trafic 2002

-11 %

-9 %

-10 %

Parc Roulant 2002

+3 %

+6 %

+4 %

Normes 2002

-24 %

-45 %

-5 %

Taux E/D 2002

+11 %

+13 %

-2 %

Évolution tous facteurs confondus

-30 %

-35 %

-13 %

Tableau 3. Impact sur les émissions des différents paramètres étudiés.
Impact on emissions of various parameters.

Le Tableau présente les principaux résultats obtenus concernant la contribution des différents paramètres à l’évolution 2002-2012 du nombre de personnes exposées à un dépassement de seuil réglementaire annuel. La population à l’échelle fine de 2006 est utilisée pour 2002 comme pour 2012 ; dans le cadre de cette étude, le nombre de personnes exposées est directement en lien avec l’évolution des concentrations. Les seuils choisis sont ceux identiques aux recommandations de l’OMS (NO2), ou qui s’en rapprochent le plus (PM10).

INDICATEURS D’EXPOSITION

Entre 2002 et 2012

NO2

Seuil : Valeur Limite 40 µg/m3

PM10

Seuil : Objectif de Qualité = 30 µg/m3

PM2.5

Seuil : Valeur Cible   20 µg/m3

Trafic 2002

- 24 000 hab.

- 170 000 hab.

- 157 000 hab.

Parc Roulant 2002

+ 2 000 hab.

+ 42 000 hab.

+ 38 000 hab.

Normes 2002

+ 22 000 hab.

-561 000 hab.

 - 614 000 hab.

Taux E/D 2002

+ 57 000 hab.

+ 97 000 hab.

+ 92 000 hab.

Parc Technologique (normes+E/D) 2002

+ 35 000 hab.

- 396 000 hab.

 - 428 000 hab.

Evolution tous facteurs confondus 2002-2012 (%)

- 74 000 hab.

(- 3 %)

- 1 703 000 hab.

(- 78 %)

- 1 878 000 hab.

(- 86 %)

Note : les effets de chaque facteur ne peuvent être additionnés pour obtenir l’effet global, du fait des effets croisés entre facteurs.

Tableau 4. Impact sur les indicateurs d’exposition des différents paramètres étudiés : évolution tous facteurs confondus 2002-2012 du nombre de personnes exposées à un dépassement de seuil en nombre et en % et influence des différents facteurs sur l’évolution 2002-2012 (en nombre d’habitants).
Impact on exposure indicators of the various parameters: changes – all factors combined – from 2002 to 2012 of the number of people exposed to a threshold exceedance (number and %); influence of the factors on the evolution from 2002 to 2012 (in number of inhabitants).

Pour les particules PM10, seule une réglementation annuelle a pu être prise en compte pour évaluer l’impact de ces différents paramètres.

L’évolution du niveau de fond a eu les effets les plus notables sur la qualité de l’air et les indicateurs d’exposition avec un impact très important sur le nombre d’habitants exposés à un dépassement des normes, que ce soit pour le NO2, les particules PM10 ou les PM2.5.

En effet, 1 700 000 Parisiens, soit un gain de plus de 75 %, ne dépassent plus l’objectif de qualité de 30 µg/m3 en PM10 du fait de la baisse du niveau de fond, toutes choses égales par ailleurs (la baisse du niveau de fond intègre de fait la baisse des émissions de tous les secteurs, y compris celles du trafic routier, ce paramètre n’est donc pas indépendant des autres suivis dans cette étude).

Entre 2002 et 2012, l’évolution du trafic routier (diminution du nombre et de la vitesse des véhicules), liée notamment à la réalisation des aménagements de voirie, a engendré un gain d’émissions de l’ordre de 10 % sur les émissions de tous les composés, y compris le CO2.

La diminution du trafic a également eu un impact positif sur les concentrations de particules et le nombre de personnes exposées : un gain d’environ 170 000 Parisiens, ne dépassant plus l’objectif de qualité fixé pour les PM10 est à mettre au crédit des évolutions du trafic entre 2002 et 2012.

L’impact est plus contrasté en ce qui concerne la population exposée au NO2 : l’effet est limité sur le nombre d’habitants exposés à des niveaux de NO2 supérieurs à la valeur limite de 40 µg/m3 avec un gain de seulement 24 000 Parisiens, soit moins de 1 % de la population totale de la capitale. L’impact est plus important si l’on considère un seuil plus élevé : moins de Parisiens sont exposés à de fortes valeurs du fait de la diminution de trafic entre 2002 et 2012, et 15 % d’entre eux (soit 315 000 personnes) ne sont plus exposés à des valeurs supérieures à 50 µg/m3.

La modernisation du parc technologique a eu un effet très positif sur les émissions. Le renouvellement des véhicules entre 2002 et 2012 conduit à une diminution des émissions de tous les polluants. Cet effet est toutefois peu marqué pour le CO2.

Cet effet important sur les émissions se retrouve sur les concentrations en particules PM10 et PM2.5 puisqu’environ 560 000 Parisiens ne dépassent plus l’objectif de qualité en PM10 (615 000 Parisiens ne dépassent plus la valeur cible en PM2.5) du fait de la modernisation des véhicules.

En revanche, pour le NO2, un effet négatif sur la qualité de l’air est observé, malgréun gain de 24 % sur les émissions de NOx. En effet, le ratio NO2/NOx augmente du fait que les véhicules diesel récents émettent une part de NO2 dans les NOx à l’échappement plus élevée que les véhicules anciens (notamment les véhicules équipés de filtres à particules par catalyse d’oxydation).

La diésélisation du parc entre 2002 et 2012 a eu un effet négatif sur les émissions de NOx et de particules. En revanche, les émissions de CO2 diminuent légèrement, puisque la consommation d’un véhicule diesel est inférieure à celle d’un véhicule essence.

Cette diésélisation du parc entraîne ainsi un effet négatif notable sur la qualité de l’air avec une augmentation du nombre d’habitants exposés à des valeurs supérieures aux normes réglementaires : en prenant en compte uniquement ce paramètre, près de 100 000 Parisiens de plus sont exposés à des valeurs supérieures à l’objectif de qualité en PM10, et 57 000 Parisiens de plus sont exposés à un dépassement de la valeur limite en NO2 (cf. figure 8). En effet, à norme identique, les véhicules diesel émettent plus d’oxydes d’azote que les véhicules essence et une part plus importante de NO2 dans ces oxydes d’azote ; ils émettent également plus de particules.

2012 avec E/D2002

2012

Figure 7. Cartographie des niveaux moyens annuels à Paris de NO2 en 2012 (à droite) et pour le scénario E/D 2002 (à gauche).
Mapping of NO2 annual average levels in Paris in 2012 with (left) and without (right) E/D scenario.

Tous effets confondus, l’évolution du parc technologique de 2002 à 2012 (modernisation et diésélisation du parc) conduit à une diminution importante des émissions de NOx (-26 %) et de particules (-40 à -35 %), et à une légère diminution des émissions de CO2, comme le montre la figure ci-dessous.

Ce scénario engendre également un effet positif notable sur les concentrations en particules puisque près de 400 000 Parisiens ne sont plus exposés à un dépassement de l’objectif de qualité en PM10, soit un gain de 45 % du fait de l’évolution du parc technologique. A contrario, un impact négatif sur les niveaux de NO2 est à noter malgré la baisse des émissions de NOx. Cela s’explique par le ratio NO2/NOx qui augmente à l’émission pour les véhicules diesel les plus récents.

Enfin, l’évolution du paramètre parc roulant entre 2002 et 2012 a généré une augmentation – limitée toutefois – des émissions de l’ensemble des polluants avec notamment une proportion de VUL et de PL sur le boulevard périphérique plus importante en 2012 qu’en 2002. Cela conduit à une augmentation très faible de la population exposée au NO2 et aux PM10 entre 2002 et 2012.

Les figures 8 et 9 synthétisent l’évolution du nombre de Parisiens exposés aux teneurs annuelles de dioxyde d’azote et les particules PM10 entre 2002 et 2012 selon les différents scénarios étudiés.

Figure 8. Pourcentage de la population exposée aux teneurs annuelles de NO2 (a) et de particules PM10 (b) pour chaque scénario.
Percentage of the population at risk according to NO2 (a) and PM10 (b) annual levels for each scenario.

Figure 10. Écart du nombre d’habitants exposés aux teneurs annuelles de NO2 (a) et particules PM10 (b) entre les scénarios et le cas de référence 2012.
Difference in the number of people at risk according to NO2 (a) and PM10 (b) annual levels between the scenarios and the base case 2012.

En résumé, l’ordre des trois premiers facteurs qui ont entraîné la baisse de la pollution sur Paris sur les dix dernières années est le suivant : en premier lieu, la baisse générale des concentrations de fond qui résultent de l’ensemble des mesures de réduction d’émissions de tous les secteurs d’activités polluantes, puis l’évolution technologique des véhicules avec toutefois un effet négatif sur le NO2 dû à l’accroissement très fort de la diésélisation, enfin la réduction du trafic à Paris.

4- Conclusion

L’étude de l’évolution de la qualité de l’air à Paris entre 2002 et 2012 a montré que, si les niveaux dans l’air ambiant parisien restent supérieurs en 2012 aux valeurs réglementaires pour le dioxyde d’azote et les particules PM10 et PM2.5, des améliorations notables de la qualité de l’air ont eu lieu en 10 ans.

Pour le NO2, les améliorations sont peu sensibles pour les populations exposées à des niveaux supérieurs à la valeur limite réglementaire (40 µg/µm3) : seuls 3 % des Parisiens soumis à de tels niveaux en 2002 ne sont plus exposés en 2012. En revanche, une amélioration nette est constatée pour les populations exposées à des niveaux plus élevés : 80 % des Parisiens étaient exposés à des niveaux supérieurs à 50 µg/m3, ce pourcentage est ramené à 45 % en 2012.

Pour les particules PM10, une baisse de 78 % des populations exposées à des niveaux supérieurs à l’objectif de qualité (30 µg/m3 en moyenne annuelle) est évaluée. Néanmoins, il est important de prendre en considération que la valeur réglementaire la plus contraignante pour les PM10 est la valeur limite journalière de 50 µg/m3 (à ne pas dépasser plus de 35 jours par an) ; seules les évolutions en moyenne annuelle ont pu être évaluées dans cette étude. En 2012, 1,1 million de Parisiens sont exposés à des dépassements de cette valeur limite journalière.

Les baisses importantes des niveaux de fond, c’est-à-dire loin des sources spécifiques d’émissions en particulier du trafic routier, sont attribuables à la réduction des émissions sur tous les secteurs d’activité (trafic routier, chauffage, émissions industrielles…). La réduction des émissions est due à la fois à des actions locales, régionales et nationales ou européennes. Les baisses d’émissions du trafic routier à Paris y contribuent. Ces baisses des niveaux de fond apparaissent comme le paramètre le plus influent sur l’évolution à la baisse des concentrations à Paris entre 2002 et 2012.

La baisse du trafic routier (-15 % sur la période11), notamment liée aux aménagements de voirie, a un impact positif – à la baisse – sur les émissions de tous les polluants et les concentrations, avec néanmoins des reports sur des axes secondaires, et une diminution de la vitesse d’environ 2 km/h dans Paris (de 19 km/h à 17 km/h). Pour les Parisiens, ces mesures ont permis à 24 000 personnes pour le dioxyde d’azote et 170 000 personnes pour les particules PM10, de ne plus être exposées à des niveaux au-delà des réglementations annuelles (soit 1 % de Parisiens pour le dioxyde d’azote et 8 % pour les particules).

L’effet de la modernisation du parc de véhicules avec des normes Euro plus récentes est plus nuancé : il est très positif pour les particules puisqu’elle a permis à 26 % de Parisiens de ne plus être exposés au-delà de l’objectif de qualité. En revanche, pour le dioxyde d’azote, il y a eu une légère dégradation pour 1 % des Parisiens. Les normes Euro ont en effet essentiellement permis de faire baisser les émissions d’oxydes d’azote et de particules, mais pas le dioxyde d’azote émis en proportion plus importante par les véhicules diesel récents.

En revanche, la diésélisation du parc de véhicules particuliers a eu un impact négatif, pour le dioxyde d’azote et, dans une moindre mesure, pour les particules tant pour les émissions que pour les concentrations et les indicateurs d’exposition. Les voitures diesel émettent au moins deux fois plus d’oxydes d’azote qu’un véhicule essence de norme Euro équivalente sur un parcours urbain.

L’effet sur les émissions de dioxyde de carbone (CO2) a été moins marqué que pour les polluants atmosphériques (-13 %). Pour ce composé, la baisse des émissions est essentiellement due à celle du trafic et à la modernisation des véhicules.

Références

AEE. (2013). CO2 emissions performance of car manufacturers in 2012. Rapport, Agence Européenne de l’Environnement.

Airparif. (2013). Bilan de la qualité de l’air 2012. Bilan annuel, Airparif, mars.

Airparif. (2013). Bilan des émissions de polluants atmosphériques et de gaz à effet de serre en Ile-de-France pour l’année 2010 et historique 2000/2005. Rapport, Airparif, juillet.

EMEP/AEE. EMEP/EEA. (2012). Emission inventory guidebook 2009, updated May 2012. Rapport, Agence Européenne de l’Environnement.

Notes

1  Une dizaine de zones sont visées en France par le contentieux PM10.

2  http://www.driea.ile-de-france.developpement-durable.gouv.fr/IMG/pdf/egt2001_cle2bdd19.pdf

3  http://www.airparif.asso.fr/etat-air/air-et-climat-emissions-heaven

4  http://www.lmd.polytechnique.fr/chimere/ . Le modèle CHIMERE est mis en œuvre par Airparif à l’échelle de l’Ile-de-France dans le cadre de la plate-forme de modélisation inter régionale ESMERALDA (http://www.esmeralda-web.fr/ ).

5  Les bases scientifiques du logiciel STREET ont été élaborées lors d’un programme de recherche initié par le Ministère de l’environnement du Land Baden-Wurttemberg en Allemagne. Elles reposent sur la mise en œuvre de nombreuses simulations 3D menées à l’aide du modèle MISKAM dans différentes configurations : 98 types de rues et de carrefours, 30 situations météorologiques, pour des émissions normalisées. Une base de données comprenant plus de 100 000 concentrations maximales « normalisées » calculées lors de ces simulations avec MISKAM a été constituée. Des tests de validation ont été menés dans différentes villes allemandes.

6  La population est supposée constante en nombre et en répartition entre 2002 et 2012, ce qui n’est bien sûr pas le cas.

7  À partir de ces données, un travail de l’IAU Ile-de-France (Institut d’Aménagement et d’Urbanisme) a permis de projeter cette population à l’échelle du bâti. La population parisienne est ainsi connue sur l’ensemble de Paris à l’échelle de mailles de 50 mètres de côté. Dans le cadre de cette étude, une interpolation « simple » de ces données a été effectuée par Airparif afin de disposer de la population parisienne à une échelle encore plus fine (maille de 10 mètres de côté).

8  Exposition des personnes qui respireraient en permanence l’air extérieur au niveau de leur domicile.

9  Dans le cadre de cette étude, l’évolution des teneurs de PM10 par rapport à la valeur limite journalière n’a pas pu être calculée. En 2012, 2,4 millions de Franciliens sont soumis à un dépassement de cette norme.

10  Hormis pour la station trafic du quai des Célestins (-17 %) pour laquelle la mise en œuvre d’une piste cyclable entre le point de mesure et l’axe routier a engendré une diminution des niveaux de NO2, en lien avec l’éloignement plus important de la station par rapport au trafic routier.

11  Source : Mairie de paris.

Pour citer ce document

Référence électronique : Fabrice Joly, Cécile Honoré, Olivier Perrussel, Pierre Pernot, Fabrice Dugay, Frédéric Mahé et Anne Kauffmann « Évolution de la qualité de l’air à Paris entre 2002 et 2012 », Pollution atmosphérique [En ligne], N° 220, mis à jour le : 23/05/2017, URL : http://lodel.irevues.inist.fr/pollution-atmospherique/index.php?id=2535, https://doi.org/10.4267/pollution-atmospherique.2535

Auteur(s)

Fabrice Joly

Airparif, 7 rue Crillon 75004 Paris

Cécile Honoré

Airparif, 7 rue Crillon 75004 Paris

Olivier Perrussel

Airparif, 7 rue Crillon 75004 Paris

Pierre Pernot

Airparif, 7 rue Crillon 75004 Paris

Fabrice Dugay

Airparif, 7 rue Crillon 75004 Paris

Frédéric Mahé

Airparif, 7 rue Crillon 75004 Paris

Anne Kauffmann

Airparif, 7 rue Crillon 75004 Paris